Ursachen höherer Backqualität von Winterweizen (Triticum aestivum L.) im Gemenge mit Winterackerbohne (Vicia faba L.) oder Wintererbse (Pisum sativum L.)

Aus dem Department für Nutzpflanzenwissenschaften, Abteilung Pflanzenbau,

der Georg-August-Universität Göttingen

_________________________________________________________

Ursachen höherer Backqualität von Winterweizen (Triticum aestivum L.) im Gemenge mit Winterackerbohne (Vicia faba L.)

oder Wintererbse (Pisum sativum L.)

Dissertation

zur Erlangung des Doktorgrades (Dr. sc. agr.) der Fakultät für Agrarwissenschaften der Georg-August-Universität Göttingen

vorgelegt von Claudia Hof-Kautz

aus Berlin

Göttingen, im Juli 2008

Gefördert im Rahmen des Bundesprogramms Ökologischer Landbau

D7

1. Referent: Professor Dr. Rolf Rauber

2. Referent: Professor Dr. agr. Knut Schmidtke

Tag der mündlichen Prüfung: 14. Juli 2008

Sokrates, der alte Greis, sagte oft in tiefen Sorgen:

„Ach, wie viel ist doch verborgen, was man immer noch nicht weiß.“

Wilhelm Busch

Inhaltsverzeichnis

I

Inhaltsverzeichnis

Seite

1 Einleitung ………..…………..……….1

2 Material und Methoden ………..5

2.1 Standorteigenschaften und Witterung ……..……..………...……5

2.1.1 Standort Reinshof ………..……….………7

2.1.2 Standort Stöckendrebber ………….………….………9

2.1.3 Standort Deppoldshausen………..……….……11

2.2 Versuchsaufbau ……….……….….12

2.3 Durchführung der Feldversuche ………..………..16

2.4 Analysen und Berechnungen ………...……….21

2.4.1 Konkurrenzmodell nach D

W

(1960) ………21

2.4.2 Qualitätsanalyse Weizenkorn ………..………..………23

2.4.3 N

-Analyse ……….……….28

2.4.4 Stickstoffbestimmung in der Pflanze ………..………..………28

2.4.5 Statistik ………..………32

3 Ergebnisse ………..34

3.1 Erträge ………...…34

3.1.1 Sprosserträge am Standort Reinshof ………34

3.1.2 Sprosserträge am Standort Stöckendrebber ………37

3.1.3 Sprosserträge am Standort Deppoldshausen …...………..40

3.1.4 Sprosserträge im Standortvergleich ………..43

3.1.5 Relative Yield Total (RYT) ………..………...45

3.1.6 Konkurrenzmodell nach D

W

(1960) ……….46

3.1.7 Trockenmasse Harvestindices (HI) ……….………..56

3.2 Ertragsstrukturparameter des Weizens ………58

3.2.1 Anzahl Pflanzen pro m² ………….………..………58

3.2.2 Anzahl Ähren pro Pflanze (Bestockung) ………...……….………..60

3.2.3 Anzahl Ähren pro m² ……….………..………..…………..62

3.2.4 Anzahl Körner pro Ähre ………..63

3.2.5 Tausendkornmassen (TKM) ….………..………65

3.3 Qualitätsparameter des Weizens ……….67

3.3.1 Rohproteingehalt ………..67

3.3.2 Gehalt an Feuchtgluten ……….………..69

3.3.3 SDS-Sedimentationsvolumen ………72

3.3.4 Wasseraufnahmefähigkeit ………..………74

3.3.5 Mikro-Rapid-Mix-Test (MRMT) ……….……….76

Inhaltsverzeichnis

II

3.3.6 Fallzahl ………..………79

3.4 N

-Menge im Boden ……….………81

3.4.1 N

-Menge im Boden am Standort Reinshof ……….………81

3.4.2 N

-Menge im Boden am Standort Stöckendrebber ……..………..86

3.4.3 N

-Menge im Boden am Standort Deppoldshausen ………91

3.5 Stickstoff-Erträge ……….94

3.5.1

N/

N-Isotopenverhältnisse ……….………94

3.5.2 Anteil Stickstoff aus der Luft (Ndfa) ………..………..100

3.5.3 Spross-N-Erträge am Standort Reinshof ………101

3.5.4 Spross-N-Erträge am Standort Stöckendrebber ………..……….105

3.5.5 Spross-N-Erträge am Standort Deppoldshausen ………..…………..109

3.5.6 Spross-N-Erträge im Standortvergleich ……….……….112

3.5.7 N-Harvestindices des Weizens ………114

3.5.8 N-Gehalte des Weizens ……….………..116

3.5.9 RYT der N-Erträge ………..………..119

3.5.10 N-Transfer ……….120

3.5.11 N-Flächenbilanzsaldo ………..121

3.6 Zusammenhänge zwischen ausgewählten Parametern des Weizens ……..….124

3.6.1 Zusammenhang zwischen Kornertrag und Qualitätsparametern des Weizens ……….…124

3.6.2 Zusammenhang zwischen den verschiedenen Qualitätsparametern des Weizens ……….128

3.6.3 Zusammenhang zwischen dem Proteingehalt und den spezifische Quali- tätsparametern des Weizenkornes ……….………..136

3.6.4 Abhängigkeit des Kornertrages von der Tausendkornmasse des Wei- zens ……….…..140

3.6.5 Abhängigkeit des Gehaltes an Feuchtgluten von der Tausendkornmasse des Weizens ……….……141

3.6.6 Abhängigkeit der Fallzahl von der Tausendkornmasse des Weizens ………....142

3.6.7 Abhängigkeit des Gehaltes an Feuchtgluten von der N

-Menge im Bo- den ……….143

3.6.8 Abhängigkeit des Gehaltes an Feuchtgluten vom N-Gehalt im Spross

des Weizens in frühen Entwicklungsstadien ……….……..148

Inhaltsverzeichnis

III

4 Diskussion ……….…………..………151

4.1 Kornerträge ………151

4.1.1 Kornerträge der Weizenreinsaaten ………..………..151

4.1.2 Kornerträge der Gemenge ………..……….154

4.1.3 Kornerträge der Leguminosenreinsaaten ……….160

4.2 Qualitäten des Weizens ………163

4.2.1 Einfluss von Standort und Jahr ………..………..163

4.2.2 Qualitäten des Weizens in den Reinsaaten ………..………164

4.2.2.1 Einfluss der Saatstärke ………..164

4.2.2.2 Einfluss der Reihenweite ………..………166

4.2.3 Qualitäten des Weizens in den Gemengen………169

4.2.3.1 Einfluss der Anbauform und des Gemengepartners ……….170

4.2.3.2 Einfluss der Standraumzuteilung im Gemenge ……….179

4.2.4 Parameter der Qualitätsanalysen ………..………..182

4.2.4.1 Rohproteingehalt ………..………..182

4.2.4.2 Gehalt an Feuchtgluten………..………182

4.2.4.3 SDS-Sedimentationswert ………..………184

4.2.4.4 Wasseraufnahmefähigkeit ……….………185

4.2.4.5 Mikro-Rapid-Mix-Test ……….………186

4.2.4.6 Fallzahl ……….189

4.3 N

-Menge im Boden ………..……….………192

4.4 N-Flüsse in Rein- und Gemengesaat ………..………..194

5 Ausblick ……….198

6 Zusammenfassung ……….………201

7 Summary ……….………..204

8 Literaturverzeichnis ………..………206

9 Anhang ………..218

Verzeichnis der Abbildungen

IV

Verzeichnis der Abbildungen

Abb. 1: Monatsmittel der Lufttemperatur an der Messstation des Deutschen Wet- terdienstes (DWD) in Göttingen Geismar (nahe dem Versuchsstandort Reinshof gelegen) und Deppoldshausen ……….………..…8 Abb. 2: Monatliche Niederschlagssummen an der Messstation des Deutschen

Wetterdienstes (DWD) Göttingen Geismar (nahe des Versuchsstandor- tes Reinshof gelegen) ……….…...…9 Abb. 3: Monatsmittel der Lufttemperatur am Versuchsstandort Stöckendrebber

im Vergleich zu den Messwerten des Deutschen Wetterdienstes (DWD) am Standort Nienburg ………..……….…..…….…..10 Abb. 4: Monatliche Niederschlagssummen des Deutschen Wetterdienstes am

Standort Nienburg ………..……….………11 Abb. 5: Anordnung der Einstiche zur N

-Beprobung in den einzelnen Varianten

innerhalb des Areals der Teilflächenbeerntungen (1,50 x 1,50 m) ….…….…19 Abb. 6: Sprossertrag der Kulturpflanzen in den Prüfgliedern zu drei Beerntungs-

terminen am Standort Reinshof im Jahr 2004

…….…...35 Abb. 7: Sprossertrag der Kulturpflanzen in den Prüfgliedern zu drei Beerntungs-

terminen am Standort Reinshof im Jahr 2005 ……….……35 Abb. 8: Sprossertrag der Kulturpflanzen in den Prüfgliedern zu drei Beerntungs-

terminen am Standort Stöckendrebber im Jahr 2004 ……….…………....…...38 Abb. 9: Sprossertrag der Kulturpflanzen in den Prüfgliedern zu drei Beerntungs-

terminen am Standort Stöckendrebber im Jahr 2005 …………...…………....38 Abb. 10: Sprossertrag der Kulturpflanzen in den Prüfgliedern zu drei Beerntungs-

terminen am Standort Deppoldshausen im Jahr 2004 ………..………..……..40 Abb. 11: Sprossertrag der Kulturpflanzen in den Prüfgliedern zu drei Beerntungs-

terminen am Standort Deppoldshausen im Jahr 2005 ………..………....41 Abb. 12: Kornerträge von Weizen, Ackerbohne und Erbse in Rein- und Gemen-

gesaat an den Standorten Reinshof, Stöckendrebber und Deppoldshau- sen im Jahr 2004 ………..………44 Abb. 13: Kornerträge von Weizen, Ackerbohne und Erbse in Rein- und Gemen-

gesaat an den Standorten Reinshof, Stöckendrebber und Deppoldshau- sen im Jahr 2005 ………..……...45 Abb. 14: Verdrängungskurven der Sprosserträge in den Gemengen aus Weizen

und Ackerbohne bzw. Weizen und Erbse zur zweiten und dritten Beern- tung am Standort Reinshof im Jahr 2004 ………..………..48 Abb. 15: Verdrängungskurven der Sprosserträge in den Gemengen aus Weizen

und Ackerbohne bzw. Weizen und Erbse zur zweiten und dritten Beern- tung am Standort Reinshof im Jahr 2005 ………..……...49 Abb. 16: Verdrängungskurven der Sprosserträge in den Gemengen aus Weizen

und Ackerbohne bzw. Weizen und Erbse zur zweiten und dritten Beern-

tung am Standort Stöckendrebber im Jahr 2004 ………..………..51

Verzeichnis der Abbildungen

V

Abb. 17: Verdrängungskurven der Sprosserträge in den Gemengen aus Weizen und Ackerbohne bzw. Weizen und Erbse zur zweiten und dritten Beern- tung am Standort Stöckendrebber im Jahr 2005 ……….….………..52 Abb. 18: Verdrängungskurven der Sprosserträge in den Gemengen aus Weizen

und Ackerbohne bzw. Weizen und Erbse zur zweiten und dritten Beern- tung am Standort Deppoldshausen im Jahr 2004 ………….………..54 Abb. 19: Verdrängungskurven der Sprosserträge in den Gemengen aus Weizen

und Ackerbohne bzw. Weizen und Erbse zur zweiten und dritten Beern- tung am Standort Deppoldshausen im Jahr 2005 ………....………..55 Abb. 20: Trockenmasse-Harvestindices des Weizens an drei Standorten im Jahr

2004 ………..……….…56 Abb. 21: Trockenmasse-Harvestindices des Weizens an drei Standorten im Jahr

2005 ………..……….57 Abb. 22: Anzahl Weizenpflanzen pro m² an drei Standorten im Jahr 2004 ……....……58 Abb. 23: Anzahl Weizenpflanzen pro m² an drei Standorten im Jahr 2005 ……..…….59 Abb. 24: Anzahl Weizenähren pro Pflanze an drei Standorten im Jahr 2004………….60 Abb. 25: Anzahl Weizenähren pro Pflanze an drei Standorten im Jahr 2005………….61 Abb. 26: Anzahl Weizenähren pro m² an drei Standorten im Jahr 2004 ……….………62 Abb. 27: Anzahl Weizenähren pro m² an drei Standorten im Jahr 2005 ………….……62 Abb. 28: Anzahl Körner pro Weizenähre an drei Standorten im Jahr 2004 ………64 Abb. 29: Anzahl Körner pro Weizenähre an drei Standorten im Jahr 2005 ……..…….64 Abb. 30: Tausendkornmasse des Weizens an drei Standorten im Jahr 2004 …..…….66 Abb. 31: Tausendkornmasse des Weizens an drei Standorten im Jahr 2005 ………...66 Abb. 32: Rohproteingehalt des Weizenkorns aus Reinsaat und Gemengesaat mit

Ackerbohne und Erbse an drei Standorten im Jahr 2004 ………..68 Abb. 33: Rohproteingehalt des Weizenkorns aus Reinsaat und Gemengesaat mit

Ackerbohne und Erbse an drei Standorten im Jahr 2005 ……….…68 Abb. 34: Gehalt an Feuchtgluten des Weizenvollkornmehles von Weizen aus

Reinsaat und Gemengesaat mit Ackerbohne und Erbse an drei Standor- ten im Jahr 2004 …………..……….70 Abb. 35: Gehalt an Feuchtgluten des Weizenvollkornmehles von Weizen aus

Reinsaat und Gemengesaat mit Ackerbohne und Erbse an drei Standor- ten im Jahr 2005 ………..……….…70 Abb. 36: SDS-Sedimentationsvolumen des Weizenvollkornmehles von Weizen

aus Reinsaat und Gemengesaat mit Ackerbohne und Erbse an drei Standorten im Jahr 2004 ……….…...72 Abb. 37: SDS-Sedimentationsvolumen des Weizenvollkornmehles von Weizen

aus Reinsaat und Gemengesaat mit Ackerbohne und Erbse an drei Standorten im Jahr 2005 ……….73 Abb. 38: Wasseraufnahmefähigkeit des Weizenvollkornmehles von Weizen aus

Reinsaat und Gemengesaat mit Ackerbohne und Erbse an drei Standor-

ten im Jahr 2004 ………….………..………75

Verzeichnis der Abbildungen

VI

Abb. 39: Wasseraufnahmefähigkeit des Weizenvollkornmehles von Weizen aus Reinsaat und Gemengesaat mit Ackerbohne und Erbse an drei Standor- ten im Jahr 2005 ……….………….75 Abb. 40: Backvolumen des Weizenvollkornmehles im Mikro-Rapid-Mix-Test

(MRMT) von Weizen aus Reinsaat und Gemengesaat mit Ackerbohne und Erbse an drei Standorten im Jahr 2004 …………..………..………...77 Abb. 41: Backvolumen des Weizenvollkornmehles im Mikro-Rapid-Mix-Test

(MRMT) von Weizen aus Reinsaat und Gemengesaat mit Ackerbohne und Erbse an drei Standorten im Jahr 2005 ………..………..77 Abb. 42: Fallzahl des Weizenmehles von Weizen aus Reinsaat und Gemenge-

saat mit Ackerbohne und Erbse an drei Standorten im Jahr 2004 …..………79 Abb. 43: Fallzahl des Weizenmehles von Weizen aus Reinsaat und Gemenge-

saat mit Ackerbohne und Erbse an drei Standorten im Jahr 2005 …..………79 Abb. 44: N

-Menge im Boden aller Prüfglieder am Standort Reinshof im Jahr

2004 ………..……….………82 Abb. 45: N

-Menge im Boden aller Prüfglieder am Standort Reinshof im Jahr

2005 ………..………....84 Abb. 46: N

-Menge im Boden aller Prüfglieder am Standort Stöckendrebber im

Jahr 2004 ……….…….…87 Abb. 47: N

-Menge im Boden aller Prüfglieder am Standort Stöckendrebber im

Jahr 2005 ……….…….…89 Abb. 48: N

-Menge im Boden in 0 bis 30 cm Tiefe aller Prüfglieder am Standort

Deppoldshausen im Jahr 2004 ………..………92 Abb. 49: N

-Menge im Boden in 0 bis 30 cm Tiefe aller Prüfglieder am Standort

Deppoldshausen im Jahr 2005 ……….……….93 Abb. 50: Delta-

N-Werte im Spross der Kulturpflanzen in den Prüfgliedern zu drei

Beerntungsterminen am Standort Reinshof im Jahr 2004 ……….95 Abb. 51: Delta-

N-Werte im Spross der Kulturpflanzen in den Prüfgliedern zu drei

Beerntungsterminen am Standort Reinshof im Jahr 2005 ………95 Abb. 52: Delta-

N-Werte im Spross der Kulturpflanzen in den Prüfgliedern zu drei

Beerntungsterminen am Standort Stöckendrebber im Jahr 2005 …………....97 Abb. 53: Delta-

N-Werte im Spross der Kulturpflanzen in den Prüfgliedern zu drei

Beerntungsterminen am Standort Deppoldshausen im Jahr 2004 …………..98 Abb. 54: Delta-

N-Werte im Spross der Kulturpflanzen in den Prüfgliedern zu drei

Beerntungsterminen am Standort Deppoldshausen im Jahr 2005 …..………99 Abb. 55: Spross-N-Ertrag der Kulturpflanzen in den Prüfgliedern zu drei Beern-

tungsterminen am Standort Reinshof im Jahr 2004 ………..………..102 Abb. 56: Spross-N-Ertrag der Kulturpflanzen in den Prüfgliedern zu drei Beern-

tungsterminen am Standort Reinshof im Jahr 2005 ………..………..102 Abb. 57: Spross-N-Ertrag der Kulturpflanzen in den Prüfgliedern zu drei Beern-

tungsterminen am Standort Stöckendrebber im Jahr 2004 ……….…...106 Abb. 58: Spross-N-Ertrag der Kulturpflanzen in den Prüfgliedern zu drei Beern-

tungsterminen am Standort Stöckendrebber im Jahr 2005 ……….106

Verzeichnis der Abbildungen

VII

Abb. 59: Spross-N-Ertrag der Kulturpflanzen in den Prüfgliedern zu drei Beern- tungsterminen am Standort Deppoldshausen im Jahr 2004 ………...…109 Abb. 60: Spross-N-Ertrag der Kulturpflanzen in den Prüfgliedern zu drei Beern-

tungsterminen am Standort Deppoldshausen im Jahr 2005 ………..…110 Abb. 61: Stickstoffharvestindices des Weizens an drei Standorten im Jahr 2004 …..114 Abb. 62: Stickstoffharvestindices des Weizens an drei Standorten im Jahr 2005 …..115 Abb. 63: N-Flächenbilanzsaldo der Bestände an drei Standorten im Jahr 2004 ….…122 Abb. 64: N-Flächenbilanzsaldo der Bestände an drei Standorten im Jahr 2005 ….…123 Abb. 65: Korrelationen zwischen den Qualitätsparametern und dem Kornertrag

des Weizens am Standort Reinshof in den Jahren 2004 (links) und 2005 (rechts) ……….………125 Abb. 66: Korrelationen zwischen den Qualitätsparametern und dem Kornertrag

des Weizens am Standort Stöckendrebber in den Jahren 2004 (links) und 2005 (rechts) ……….………..126 Abb. 67: Korrelationen zwischen den Qualitätsparametern und dem Kornertrag

des Weizens am Standort Deppoldshausen in den Jahren 2004 (links) und 2005 (rechts) ………….………..127 Abb. 68: Korrelationen der Qualitätsparameter des Weizens zueinander ermittelt

am Erntegut des Standortes Reinshof im Jahr 2004 ………..…….129 Abb. 69: Korrelationen der Qualitätsparameter des Weizens zueinander ermittelt

am Erntegut des Standortes Reinshof im Jahr 2005 ………..…….130 Abb. 70: Korrelationen der Qualitätsparameter des Weizens zueinander ermittelt

am Erntegut des Standortes Stöckendrebber im Jahr 2004 ………...132 Abb. 71: Korrelationen der Qualitätsparameter des Weizens zueinander ermittelt

am Erntegut des Standortes Stöckendrebber im Jahr 2005 ………….……..133 Abb. 72: Korrelationen der Qualitätsparameter des Weizens zueinander ermittelt

am Erntegut des Standortes Deppoldshausen im Jahr 2004 ……….134 Abb. 73: Korrelationen der Qualitätsparameter des Weizens zueinander ermittelt

am Erntegut des Standortes Deppoldshausen im Jahr 2005 ……….135 Abb. 74: Korrelationen zwischen den spezifischen Qualitätsparametern je Prozent

Rohprotein und dem Rohproteingehalt des Weizens ermittelt am Ernte- gut des Standortes Reinshof in den Jahren 2004 (links) und 2005 (rechts) ……….………137 Abb. 75: Korrelationen zwischen den spezifischen Qualitätsparametern je Prozent

Rohprotein und dem Rohproteingehalt des Weizens ermittelt am Ernte- gut des Standortes Stöckendrebber in den Jahren 2004 (links) und 2005 (rechts) ……….138 Abb. 76: Korrelationen zwischen den spezifischen Qualitätsparametern je Prozent

Rohprotein und dem Rohproteingehalt des Weizens ermittelt am Ernte-

gut des Standortes Deppoldshausen in den Jahren 2004 (links) und

2005 (rechts) ………..………139

Verzeichnis der Abbildungen

VIII

Abb. 77: Regression des Kornertrages auf die Tausendkornmasse des Weizens ermittelt am Erntegut der Standorte Reinshof (oben), Stöckendrebber (mitte) und Deppoldshausen (unten) in den Jahren 2004 (links) und 2005 (rechts) ……….140 Abb. 78: Regressionen des Gehaltes an Feuchtgluten auf die Tausendkornmasse

des Weizens ermittelt am Erntegut der Standorte Reinshof (oben), Stö- ckendrebber (mitte) und Deppoldshausen (unten) in den Jahren 2004 (links) und 2005 (rechts) ………142 Abb. 79: Regressionen der Fallzahl auf die Tausendkornmasse des Weizens er-

mittelt am Erntegut der Standorte Reinshof (oben), Stöckendrebber (mit- te) und Deppoldshausen (unten) in den Jahren 2004 (links) und 2005 (rechts) ……….143 Abb. 80: Regressionen des Gehaltes an Feuchtgluten im Weizenkorn auf die

Summe der N

-Menge im Boden in 0 bis 120 cm Tiefe am Standort Reinshof zu den BBCH-Stadien 25 (oben), 65 (mitte) und 89 (unten) des Weizens in den Jahren 2004 (links) und 2005 (rechts) …………..………….144 Abb. 81: Regressionen des Gehaltes an Feuchtgluten im Weizenkorn auf die

Summe der N

-Menge im Boden in 0 bis 120 cm Tiefe am Standort Stöckendrebber zu den BBCH-Stadien 25 (oben), 65 (mitte) und 89 (un- ten) des Weizens in den Jahren 2004 (links) und 2005 (rechts) ……..…….145 Abb. 82: Regressionen des Gehaltes an Feuchtgluten im Weizenkorn auf die

Summe der N

-Menge im Boden in 0 bis 120 cm Tiefe am Standort Deppoldshausen zu den BBCH-Stadien 25 (oben), 65 (mitte) und 89 (unten) des Weizens in den Jahren 2004 (links) und 2005 (rechts) ………..146 Abb. 83: Regressionen des Gehaltes an Feuchtgluten im Weizenkorn auf die

Summe der N

-Menge im Boden in 60 bis 120 cm Tiefe zum BBCH- Stadium 65 des Weizens an den Standorten Reinshof (oben) und Stö- ckendrebber (unten) in den Jahren 2004 (links) und 2005 (rechts) ……..…147 Abb. 84: Regressionen des Gehaltes an Feuchtgluten im Weizenkorn auf den N-

Gehalt im Spross des Weizens am Standort Reinshof zu den BBCH- Stadien 25 (oben), 65 (mitte) und 89 (unten) in den Jahren 2004 (links) und 2005 (rechts) ………..………….148 Abb. 85: Regressionen des Gehaltes an Feuchtgluten im Weizenkorn auf den N-

Gehalt im Spross des Weizens am Standort Stöckendrebber zu den BBCH-Stadien 25 (oben), 65 (mitte) und 89 (unten) in den Jahren 2004 (links) und 2005 (rechts) ………..……….149 Abb. 86: Regressionen des Gehaltes an Feuchtgluten im Weizenkorn auf den N-

Gehalt im Spross des Weizens am Standort Deppoldshausen zu den

BBCH-Stadien 25 (oben), 65 (mitte) und 89 (unten) in den Jahren 2004

(links) und 2005 (rechts) ………..……….150

Verzeichnis der Tabellen

IX

Verzeichnis der Tabellen

Tab. 1: Anteil an den Korngrößenfraktionen des Feinbodens [%] in 0 bis 30 cm Tiefe der Versuchsfläche und daraus abgeleitete Bodenart nach S

FER

& S

(1998) ………..………...5

Tab. 2: Bodenchemische Kennwerte der Böden an den Untersuchungsstandor- ten ……….…………..………..……..…….6

Tab. 3: Prüfglieder der Feldversuche …..……….………..13

Tab. 4: Aussaatstärken der Prüfglieder…………..……….………...14

Tab. 5: Termine der Bodenbearbeitung ……….………..…………..15

Tab. 6: Zeitpunkt der Beerntungen der Kleinteilflächen anhand der BBCH- Stadien 25 (Bestockung), 65 (Blüte) und 89 (Reife) des Weizens ………...…18

Tab. 7: Rezeptur des Gebäcks für den Mikro-Rapid-Mix-Test (erweitert nach K

et al. 1993) ………..….………..27

Tab. 8: Sprosserträge [dt TM ha

] des Weizens im Mittel der Anbauformen und Reihenweiten am Standort Reinshof in den Jahren 2004 und 2005 …………36

Tab. 9: Sprosserträge [dt TM ha

] des Weizens im Mittel der Anbauformen und Reihenweiten am Standort Stöckendrebber in den Jahren 2004 und 2005 …………..………..……….……….……….39

Tab. 10: Sprosserträge [dt TM ha

] des Weizens im Mittel der Anbauformen und Reihenweiten am Standort Deppoldshausen in den Jahren 2004 und 2005 ………….………..……….…...42

Tab. 11: RYT der Kornerträge der Gemengevarianten an drei Standorten in den Jahren 2004 und 2005 ……….………46

Tab. 12: Trockenmasse-Harvestindices des Weizens im Mittel der Anbauformen und Reihenweiten an drei Standorten in den Jahren 2004 und 2005 …..……57

Tab. 13: Anzahl Weizenpflanzen pro m² im Mittel der Anbauformen und Reihen- weiten an drei Standorten in den Jahren 2004 und 2005 ……….…….59

Tab. 14: Anzahl Weizenähren pro Pflanze im Mittel der Anbauformen und Rei- henweiten an drei Standorten in den Jahren 2004 und 2005 ………….……..61

Tab. 15: Anzahl Weizenähren pro m² im Mittel der Anbauformen und Reihenwei- ten an drei Standorten in den Jahren 2004 und 2005 ………..……...63

Tab. 16: Anzahl Körner pro Weizenähre im Mittel der Anbauformen und Reihen- weiten an drei Standorten in den Jahren 2004 und 2005 ……..………65

Tab. 17: Tausendkornmasse [g] des Weizens im Mittel der Anbauformen und Reihenweiten an drei Standorten in den Jahren 2004 und 2005……….…….67

Tab. 18: Rohproteingehalte [%] des Weizenkorns im Mittel der Anbauformen und Reihenweiten an drei Standorten in den Jahren 2004 und 2005 ……….……69

Tab. 19: Gehalt an Feuchtgluten [%] des Weizenvollkornmehles im Mittel der An-

bauformen und Reihenweiten an drei Standorten in den Jahren 2004

und 2005 ……….………..…….71

Verzeichnis der Tabellen

X

Tab. 20: SDS-Sedimentationswerte [ml] des Weizenvollkornmehles im Mittel der Anbauformen und Reihenweiten an drei Standorten in den Jahren 2004 und 2005 ………..……….73 Tab. 21: Wasseraufnahmefähigkeit [%] des Weizenvollkornmehles im Mittel der

Anbauformen und Reihenweiten an drei Standorten in den Jahren 2004 und 2005 ……….………….……….76 Tab. 22: Backvolumen [ml pro 100 g Mehl] des Weizenvollkornmehles im Mikro-

Rapid-Mix-Test (MRMT) im Mittel der Anbauformen und Reihenweiten an drei Standorten in den Jahren 2004 und 2005 ……..………78 Tab. 23: Fallzahl [s] des Weizenvollkornmehles im Mittel der Anbauformen und

Reihenweiten an drei Standorten in den Jahren 2004 und 2005 ..……….…..80 Tab. 24: N

-Menge [kg N ha

] im Boden unter den Prüfgliedern mit 75 cm Rei-

henabstand des Weizens zur zweiten Ernte an den Probenahmeorten A, B und C in 60 bis 120 cm Tiefe am Standort Reinshof im Jahr 2004 .……….83 Tab. 25: N

-Menge [kg N ha

] im Boden unter den Prüfgliedern mit 75 cm Rei-

henabstand des Weizens zur zweiten Ernte an den Probenahmeorten A, B und C in 60 bis 120 cm Tiefe am Standort Reinshof im Jahr 2005 …..……85 Tab. 26: N

-Menge [kg N ha

] im Boden im Herbst und Winter 2003/2004 am

Standort Stöckendrebber im Mittel der Versuchsfläche ……….86 Tab. 27: N

-Menge [kg N ha

] im Boden unter den Prüfgliedern mit 75 cm Rei-

henabstand des Weizens zur zweiten Ernte an den Probenahmeorten A, B und C in 60 bis 120 cm Tiefe am Standort Stöckendrebber im Jahr 2004 ………88 Tab. 28: N

-Menge [kg N ha

] im Boden unter den Prüfgliedern mit 75 cm Rei-

henabstand des Weizens zur zweiten Ernte an den Probenahmeorten A, B und C in 60 bis 120 cm Tiefe am Standort Stöckendrebber im Jahr 2005 ………90 Tab. 29: Delta-

N- Werte [‰] im Spross des Weizens im Mittel der Anbauformen

und Reihenweiten am Standort Reinshof in den Jahren 2004 und 2005 …...96 Tab. 30: Delta-

N- Werte [‰] im Spross des Weizens im Mittel der Anbauformen

und Reihenweiten am Standort Stöckendrebber in den Jahren 2004 und 2005 ………97 Tab. 31: Delta-

N- Werte [‰] im Spross des Weizens im Mittel der Anbauformen

und Reihenweiten am Standort Deppoldshausen in den Jahren 2004 und 2005 ………99 Tab. 32: Anteil Stickstoff aus der Luft (Ndfa) im Spross der Leguminosen an drei

Standorten in den Jahren 2004 und 2005 ………..…………...100 Tab. 33: Spross-N-Erträge [kg N ha

] des Weizens im Mittel der Anbauformen

und Reihenweiten am Standort Reinshof in den Jahren 2004 und 2005 ….103 Tab. 34: Luft- und bodenbürtige Stickstoff-Erträge [kg N ha

] der Ackerbohne zur

zweiten und dritten Ernte am Standort Reinshof in den Jahren 2004 und 2005 ……….…………..…..104 Tab. 35: Luft- und bodenbürtige Stickstoff-Erträge [kg N ha

] der Erbse zur zwei-

ten und dritten Ernte am Standort Reinshof in den Jahren 2004 und

2005 ………..104

Verzeichnis der Tabellen

XI

Tab. 36: Spross-N-Erträge [kg N ha

] des Weizens im Mittel der Anbauformen und Reihenweiten am Standort Stöckendrebber in den Jahren 2004 und 2005 ………..………...107 Tab. 37: Luft- und bodenbürtige Stickstoff-Erträge [kg N ha

] der Ackerbohne zur

zweiten und dritten Ernte am Standort Stöckendrebber in den Jahren 2004 und 2005 ……….…………..108 Tab. 38: Luft- und bodenbürtige Stickstoff-Erträge [kg N ha

] der Erbse zur zwei-

ten und dritten Ernte am Standort Stöckendrebber in den Jahren 2004 und 2005 ………..108 Tab. 39: Spross-N-Erträge [kg N ha

] des Weizens im Mittel der Anbauformen

und Reihenweiten am Standort Deppoldshausen in den Jahren 2004 und 2005 ……….110 Tab. 40: Luft- und bodenbürtige Stickstoff-Erträge [kg N ha

] der Ackerbohne zur

zweiten und dritten Ernte am Standort Deppoldshausen in den Jahren 2004 und 2005 ……….………..111 Tab. 41: Luft- und bodenbürtige Stickstoff-Erträge [kg N ha

] der Erbse zur zwei-

ten und dritten Ernte am Standort Deppoldshausen in den Jahren 2004 und 2005 ………..112 Tab. 42: Spross-N-Erträge [kg N ha

] der Leguminosen im Mittel aller Prüfglieder

sowie im Mittel über die Standorte bzw. im Mittel über die Jahre ….………113 Tab. 43: Stickstoffharvestindices des Weizens im Mittel der Anbauformen und

Reihenweiten an drei Standorten in den Jahren 2004 und 2005 ………...…115 Tab. 44: N-Gehalte [%] im Spross des Weizens im Mittel der Anbauformen und

Reihenweiten am Standort Reinshof in den Jahren 2004 und 2005 ……….116 Tab. 45: N-Gehalte [%] im Spross des Weizens im Mittel der Anbauformen und

Reihenweiten am Standort Stöckendrebber in den Jahren 2004 und 2005 ………..117 Tab. 46: N-Gehalte [%] im Spross des Weizens im Mittel der Anbauformen und

Reihenweiten am Standort Deppoldshausen in den Jahren 2004 und 2005 ……….….118 Tab. 47: RYT der bodenbürtigen N-Erträge im Spross in der Summe aus Weizen

und Leguminosen an drei Standorten in den Jahren 2004 und 2005 ..…….119 Tab. 48: Transferierte symbiotisch fixierte N-Menge [kg N ha

] im Spross des

Weizens zur dritten Beerntung an drei Standorten in den Jahren 2004 und 2005 ……….………120 Tab. 49: Anteil transferiertem Stickstoff [%] aus der Symbiose im Spross des Wei-

zen zur dritten Beerntung an drei Standorten im Jahr 2004 und 2005 ….…121 Tab. 50: Beispiele für Kornerträge [dt ha

] im Gemenge sowie der RYT-Werte

des Kornertrages ausgewählter Gemenge ………156 Tab. 51: Steigerung des Proteingehaltes (in Prozentpunkten) des Getreides im

Gemenge im Vergleich zur Reinsaat des Getreides ……….…….…..170 Tab. 52: N-Aufnahme des Weizens [kg N ha

] von der Blüte zur Kornreife im Mit-

tel über die Reihenweiten als Differenz zur N-Aufnahme des Weizens in

dieser Entwicklungsphase in den 100 % Reinsaaten ………..174

Verzeichnis der Tabellen

XII

Tab. 53: Bewertung der Volumenausbeute im Rapid-Mix-Test (Weizenmehl Type 550; BSA 2003, S

L

1964) …………..…..188 Tab. 54: Bewertung der enzymatischen Aktivität der α-Amylase (P

2003,

P

I

1996, S

L

1964,

S

2005) ……….………..189

Tab. 55: Anteil Stickstoff aus der Luft (Ndfa) in der Biomasse verschiedener Kör-

nerleguminosen sowie Gesamtstickstoffertrag in Rein- und Gemenge-

saat ……….…..195

Verzeichnis der Abkürzungen

XIII

Verzeichnis der Abkürzungen allgemein gültige Abkürzungen

Abb. Abbildung

bzw. beziehungsweise

ca. zirka

d. h. das heißt

et al. et alteri/et alterae/et altera (männlicher/weiblicher/sächlicher Plural), und andere

e. V. eingetragener Verein ssp. subspecies, Unterart

Tab. Tabelle

v. Chr. vor Christus

vgl. vergleiche

z. B. zum Beispiel

allgemein gültige Einheiten Standorte

°C Grad Celsius DEP Deppoldshausen

% Prozent REI Reinshof

‰ Promille STÖ Stöckendrebber

cm Zentimeter

cm³ Kubikzentimeter Statistische Auswertung

dm Dezimeter ANOVA Analysis of variance,

dt Dezitonne Varianzanalyse

g Gramm α oder P Irrtumswahrscheinlichkeit

ha Hektar n.e. nicht ermittelbar

kg Kilogramm n.n. nicht normal verteilt

km Kilometer n.s. nicht signifikant

l Liter r Korrelationskoeffizient

m Meter r² Bestimmtheitsmaß

mg Milligramm

ml Milliliter

mm Millimeter

µm Mikrometer

NN Normal Null

Einrichtungen

BBCH Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft, Bundessor- tenamt und CHemische Industrie, Codierung der phänologischen Entwicklungsstadien von Pflanzen (M

2001)

BLE Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung

BMELV Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucher- schutz

BSA Bundessortenamt

DWD Deutsche Wetterdienst

FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations ICC International Association for Cereal Chemistry

KTBL Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.V.

LfL Landesanstalt für Landwirtschaft LWK Landwirtschaftkammer

VDLUFA Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und For- schungsanstalten

ZMP Zentrale Markt- und Preisberichtsstelle GmbH

Verzeichnis der Abkürzungen

XIV

Konkurrenzmodell nach D

W

1960

RE

, RE

Reinsaat-Ertrag der jeweiligen Art Weizen (W) oder Leguminose (L) ME

, ME

Mischsaat-Ertrag der jeweiligen Art Weizen (W) oder Leguminose (L) RY

, RY

Relative Yield, relativer Ertrag, der jeweiligen Art Weizen (W) oder

Leguminose (L)

RYT Relative Yield Total (Relativer Gesamtertrag im Gemenge) RYT

maximaler RYT

k

, k

Verdrängungskoeffizient einer Art Weizen (W) oder Leguminose (L) relativ zum Gemengepartner

z

, z

Relative Saatstärke der jeweiligen Art Weizen (W) oder Leguminose (L)

Laboranalytische Parameter CaCl

Calcuimchlorid

CAL Calcium-Acetat-Lactat C/N Kohlenstoff/Stickstoff C

organischer Kohlenstoff

δ

N Delta

N-Wert aus der „natural

N abundance method“, Verhältnis

14

N zu

N als Abweichung vom Standart Luft in %o

HI Harvestindex

HMW High molecular weight (hochmolekulare Proteinuntergruppen) LMW Low molecular weight (niedermolekulare Proteinuntergruppen) MRMT Mikro-Rapid-Mix-Test

N

fix N

-Fixierung

Ndfa Nitrogen derived from the atmosphere (Anteil Stickstoff aus der Luft) N

mineralischer Stickstoff (Nitrat-N und Amonium-N)

N Stickstoff

N

N-Transfer, symbiotisch fixierter N im Spross der Nichtleguminose

P Phosphor

S Schwefel

SDS Sodiumdodecylsulfat

TKM Tausendkornmasse (g/1000 Körner)

TM Trockenmasse

VE Valorigraph-Einheiten Prüfglieder

W15 Weizen 100 % Reinsaat, 15 cm Reihenabstand W30 Weizen 100 % Reinsaat, 30 cm Reihenabstand W75 Weizen 100 % Reinsaat, 75 cm Reihenabstand W

15 Weizen 20 % Reinsaat, 15 cm Reihenabstand W

30 Weizen 20 % Reinsaat, 30 cm Reihenabstand W

75 Weizen 20 % Reinsaat, 75 cm Reihenabstand WA15 Weizen-Ackerbohne, Mischsaat

WA30/30 Weizen-Ackerbohne, alternierende Reihen WA75/15 Weizen-Ackerbohne, Reihen-Streifen-Gemenge WE15 Weizen-Erbse, Mischsaat

WE30/30 Weizen-Erbse, alternierende Reihen WE75/15 Weizen-Erbse, Reihen-Streifen-Gemenge

A15 Ackerbohne 100 % Reinsaat, 15 cm Reihenabstand

A30 Ackerbohne 100 % Reinsaat, 30 cm Reihenabstand

E15 Erbse 100 % Reinsaat, 15 cm Reihenabstand

E30 Erbse 100 % Reinsaat, 30 cm Reihenabstand

Einleitung

1

1 Einleitung

Getreide ist eines der wichtigsten Grundnahrungsmittel für den Menschen (F

1998, S

2002). Kulturgeschichtlich gehören die Getreidearten zu den ältesten Nutzpflanzen, deren Anbau sich bis ca. 10.000 v. Chr. nachweisen lässt (D

et al. 2005). Dabei war die Gerste vermutlich eine der ersten angebauten Getreidearten (B

& G

1992). Fundstellen mit den ältesten vorgeschichtlichen Resten von Weizen (Nacktweizen, Triticum aestivum L.) werden in den Zeitraum zwischen 6.800 bis 5.200 v. Chr. im Raum Kleinasien und Mesopotamien datiert (K

-G

1995).

In Mitteleuropa wurden die ersten Weizenkörner als Bestandteile in Proben aus Emmer, Einkorn und Gerste um 4.600 bis 3.800 v. Chr. bei Borna südlich von Leipzig und bei Göttingen gefunden (K

-G

1995).

Die hohe Bedeutung der verschiedenen Arten des Weizens für die menschliche Ernäh- rung zeigt sich an den aktuellen weltweiten Produktionsdaten. Im Jahr 2005 wurden 618,8 Millionen Tonnen Weizen von 212,9 Millionen Hektar Fläche geerntet (FAO 2007). Bezogen auf die Erntemenge ist der Weizen somit nach Mais und Reis die dritt- wichtigste Getreideart. Weltweit erzeugen nur 15 Staaten 80,5 % dieser Menge.

Deutschland rangiert in der Weizenerzeugung auf Platz acht. Im Mittel wurden im Jahr 2005 weltweit 29,7 dt ha

, in Deutschland 74,7 dt ha

Weizen geerntet (FAO 2007).

Der Getreideanbau nimmt mit über 50 % (2004: 58,4 %) in Deutschland einen großen Anteil der Ackerfläche ein. Hierbei ist der Winterweizen als Brotgetreide mit 2.833.000 ha Anbaufläche im Jahr 2004 wichtigste Feldfrucht (KTBL 2005).

Im ökologischen Landbau hat Getreide hinsichtlich des Anbauumfangs ebenfalls eine große Bedeutung. Die Brotgetreide Weizen und Roggen sind als wichtigste Getreidear- ten zu nennen (D

1992). Im Jahr 2004 wurden in Deutschland auf einer Fläche von 175.000 ha ca. 590.000 t ökologisch erzeugtes Getreide geerntet (2,52 % der ge- samten Getreideanbaufläche in Deutschland). Weizen und Roggen nahmen hierbei mit einer Anbaufläche von ca. 47.000 bzw. 49.000 ha den größten Anteil ein (ZMP 2006).

Für die Inhaltsstoffe eines Weizenskorns werden folgende Gehalte angegeben: Etwa

14,0 % Wasser, etwa 70,0 % Kohlenhydrate (v. a. Stärke), 8,0 bis 12,0 % Rohprotein,

1,5 bis 5,0 % Fett, 23,0 % Rohfaser (Cellulose, Hemicellulose) und etwa 2,0 % Mineral-

stoffe (B

2007). Aufgrund seines hohen Stärkegehaltes und seines relativ hohen

Einleitung

2

Klebereiweißanteiles im Korn ist der Weizen für die Brotherstellung außerordentlich ge- eignet (K

-G

1995). Die Besonderheit des Weizens begründet sich in der Fähigkeit einiger Proteingruppen zur Kleberbildung (B

& G

1992).

Aufgrund der geringeren Stickstoffdüngung bzw. der geringern Stickstoffverfügbarkeit sind in der Regel geringere Proteingehalte und damit einhergehend geringere Qualitä- ten bei Weizen aus ökologischer als aus konventioneller Erzeugung zu verzeichnen (K

2001, S

2002). Die Mindestanforderungen liegen bei ökologisch ange- bautem Weizen mit 15 % Feuchtegehalt in der Gruppe I bei > 11,5 % Proteingehalt,

> 26,0 % Feuchtglutengehalt, > 35 ml Sedimentationswert und einer Fallzahl von 240 bis 280 s und in der Gruppe II bei < 11,5 % Proteingehalt, 22 bis 26,0 % Feuchtgluten- gehalt, > 25 ml Sedimentationswert und einer Fallzahl von > 220,0 s (ZMP 2006).

Häufig sind die geforderten Gehalte an Rohprotein im Korn des Weizens aus ökologi- schem Landbau nur mit einer Düngung von z. B. Jauche oder Gülle zu erreichen (S

& D

1997). Viehlos wirtschaftenden Betrieben des ökologischen Land- baus stehen diese Düngemittel nicht oder nur in geringen Mengen zur Verfügung (S

& L

2004). Darüber hinaus ist für eine gute Stickstoffversorgung die Stellung des Weizens in der Fruchtfolge von Bedeutung. So sollte der Winterweizen nach Leguminosen oder Leguminosengemengen wie z. B. Körnerleguminosen, feldfut- terbaulichen Gemengen oder Grünbrache mit Leguminosen angebaut werden (D

1992), um entsprechende Rohproteingehalte im Korn des Weizens zu erzielen. S

(2002) sieht die Ursache im durchschnittlich niedrigen Proteinniveau des Weizens aus ökologischem Anbau darin, dass aufgrund der Anbauvorschriften die Düngung in der Regel vor der Aussaat erfolgen muss. Hohe Proteingehalte lassen sich im konventionel- len Landbau durch mehrere Stickstoffgaben im Verlauf der Vegetation erzielen, wobei die so genannte Spät-Stickstoffgabe nach dem Schossen den größten Einfluss auf die Proteingehalte im Weizenkorn hat (S

2002).

Seit einigen Jahren stellt insbesondere für viehlos wirtschaftende Betriebe des ökologi-

schen Landbaus das System Weite Reihe, d. h. der Anbau des Weizens mit Reihenab-

ständen von mehr als 15 cm, eine pflanzenbauliche Strategie dar, qualitativ hochwerti-

gen Weizen zu erzeugen (B

& G

2007). In der Regel wird eine Unter-

saat mit Klee- oder Kleegrasmischungen zur Unkrautunterdrückung sowie als Vorfrucht

für die Folgefrüchte zwischen die Reihen eingebracht (S

1994). Ziel ist es bei ge-

Einleitung

3

ringfügigem Ertragsverlust gegenüber einem Anbau mit engem Reihenabstand eine Erhöhung des Rohproteingehaltes im Korn beim Weizen zu erzielen. Dieser Effekt wird in einigen Arbeiten bestätigt (N

et al. 2002 und 2003, S

2003). Dage- gen fanden P

(2003a) und B

& L

(2003a) keine Erhöhung des Rohproteingehaltes im Korn des Weizens bei weitem Reihenabstand im Vergleich zur Normalsaat, so dass dieses Anbausystem des Weizens als nicht verfahrenssicher im Hinblick auf die Erzielung hoher Kornproteingehalte (> 11,5 %) gelten kann.

Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung von qualitativ hochwertigem Weizen ist ein Gemengeanbau mit einer Körnerleguminose. Höhere Proteingehalte im Korn von Sommergetreidearten (Gerste, Hafer) aus Gemengeanbau mit Körnerleguminosen (Ackerbohne, Erbse, Lupine) im Vergleich zur Reinsaat des Sommergetreides sind von verschiedenen Autoren ermittelt worden (D

&

F

N

2005, H

2004, H

-N

et al. 2006, J

1986, J

et al. 2005, P

&

W

2006, S

2004). Es liegen hingegen nur aus einer Arbeit Hin- weise vor, dass es auch im Gemenge einer winterrannuellen Körnerleguminosenart (Ackerbohne) zu einem Anstieg des Proteingehaltes im Korn des Winterweizens im Vergleich zur Reinsaat kommen kann (B

et al. 1997).

Zwei oder mehrere Arten können in einem Gemenge unterschiedlich angeordnet sein.

Es werden Mischsaat (mixed intercropping), alternierende Reihen (row intercropping), Streifenanbau (strip intercropping) und gestaffelter Anbau (relay intercropping) unter- schieden (A

& K

1976).

Durch das Forschungsprojekt, innerhalb dessen diese Arbeit entstand, sollte für Betrie-

be des ökologischen Landbaus, die nur über geringe Mengen oder keine Wirtschafts-

düngemittel verfügen (viehschwach, viehlos wirtschaftende Betriebe), eine neue, ver-

fahrenssichere Strategie zur Erzeugung von Backweizen sehr guter Qualität bereitge-

stellt werden (H

-K

& S

2007).

Einleitung

4

Ziel der vorliegenden Untersuchung war es,

1. den Einfluss der Anbauform, der Reihenweite, des legumen Gemengepartners und des Standortes auf den Ertrag, die Ertragsstruktur- sowie die Backqualitäts- parameter des Winterweizens in Rein- und Gemengesaat mit Winterackerbohne und Wintererbse zu prüfen,

2. mittels eines Modells die Konkurrenzbeziehungen unterschiedlicher Gemenge- anbauformen darzustellen,

3. die Nutzung des pflanzenverfügbaren Stickstoffs im Boden durch den Weizen zeitlich und räumlich zu quantifizieren,

4. die symbiotischen Stickstofffixierleistung und die bodenbürtige N-Aufnahme der Winterkörnerleguminosenarten zu schätzen,

5. Ursachen einer verbesserten Backqualität des Weizens aus Gemengeanbau aufzuzeigen sowie

6. Änderungen der spezifischen Backqualität des Weizens aus Rein- und Gemen-

geanbau zu dokumentieren.

Material und Methoden

5

2 Material und Methoden

2.1 Standorteigenschaften und Witterung

Die Versuche wurden auf drei unterschiedlichen Standorten angelegt: Reinshof sowie Deppoldshausen bei Göttingen sowie Stöckendrebber bei Hannover. Die Ackerflächen am Standort Reinshof und Deppoldshausen werden von der Versuchswirtschaft der Georg-August-Universität Göttingen bewirtschaftet. Beide Standorte weisen tonige Lehme (LT) als Bodenart auf. Der Ackerstandort Stöckendrebber wird von einem Pra- xisbetrieb bewirtschaftet und weist im Oberboden einen lehmigen Sand (Sl) auf.

Die Untersuchung der Korngrößenfraktionen mittels Siebung und Sedimentation nach M

(1993) für die obere Bodenschicht von 0 bis 30 cm ergaben für den Standort Reinshof auf der im ersten Versuchsjahr genutzten Fläche einen Anteil Sand in Höhe von 4,9 %, einen Schluffanteil von 60,7 % und einen Anteil Ton in Höhe von 34,4 %. Auf der im zweiten Versuchsjahr genutzten Fläche lagen die entsprechenden Anteile bei 12,4 % (Sand), 64,3 % (Schluff) und 23,3 % (Ton). Am Standort Stöckendrebber unter- teilten sich die Körngrößen im Oberboden auf einen Anteil Sand in Höhe von 66,6 %, einen Anteil Schluff in Höhe von 21,4 % und einen Tonanteil in Höhe von 12,0 % auf der im ersten Jahr genutzten Fläche und 36,5 % (Sand), 46,6 % (Schluff) und 16,9 % (Ton) auf der im zweiten Jahr genutzten Fläche. In Deppoldshausen wurden im Jahr 2004 (erstes Versuchsjahr) 7,0 % Sand, 55,1 % Schluff und 37,9 % Ton im Oberboden ermittelt. Im Jahr 2005 betrugen die Anteile 3,5 % Sand, 63,4 % Schluff und 33,1 % Ton (Tab. 1).

Tab. 1: Anteil an den Korngrößenfraktionen des Feinbodens [%] in 0 bis 30 cm Tiefe der Versuchsfläche und daraus abgeleitete Bodenart nach S

&

S

(1998)

Standort Jahr

gS*

630- 2.000 µm

mS

200- 630 µm

fS

63-200 µm

gU

20-63 µm

mU

6,3-20 µm

fU

2-6,3 µm

T

<2 µm

Boden- art 2004 0,13 0,62 4,18 37,45 15,05 8,17 34,40 Tu3 Reinshof

2005 0,20 3,37 8,83 41,47 17,16 5,67 23,30 Lu 2004 1,48 43,91 21,26 9,81 6,97 4,59 11,98 Sl3 Stöcken-

drebber 2005 0,96 19,24 16,34 30,76 9,65 6,20 16,85 Slu 2004 0,49 2,54 4,00 37,34 8,13 9,60 37,90 Tu3 Deppolds

hausen

2005 0,43 1,03 2,06 26,20 26,38 10,76 33,14 Tu3

*gS = Grobsand, mS = Mittelsand, fS = Feinsand, gU = Grobschluff, mU = Mittelschluff, fU = Feinschluff, T = Ton, Tu3 = schluffiger Ton, Lu = schluffiger Lehm, Sl3 = lehmiger Sand, Slu = schluffig lehmiger Sand

Material und Methoden

6

In Tabelle 2 sind die Bodenkennwerte der Versuchsflächen abgetragen. C

-C-Gehalte von 0,9 bis 1,2 % sind nach K

(1997) für Böden mit einem Anteil von ca. 15 % Ton und Feinschluff anzustreben. Der Boden am Standort Stöckendrebber fällt in etwa in diesen Bereich. Die Orientierungswerte der Arbeit von K

(1997) reichen nur für Lehmböden mit einem maximalen Tongehalt von 38 % (anzustrebend: 1,8 bis 2,6 % C

-Gehalt). An den Standorten Reinshof (Versuchsfläche des ersten Versuchsjahres 2004) und Deppoldshausen sind deutlich höhere Gehalte an Ton im Boden von 42,5 bis 47,5 % vorhanden. Für Böden mit hohen Tongehalten gibt K

(1997) keine anzustrebenden C

-C-Gehalte im Boden an. Die Werte für den Humusgehalt liegen auf allen Standorten und in allen Jahren im Bereich humusarm bis humos (h). Der an- zustrebende pH-Wert im Boden von 7,0 (Reinhof, Deppoldshausen) bzw. 5,8 (Stö- ckendrebber) wurde in der Regel in den Böden der Versuchsflächen leicht übertroffen (Tab. 2). Die CAL-extrahierbaren Phosphorgehalte liegen mit 5 mg P je 100 g TM Bo- den im Bereich der Gehaltsklasse C (anzustrebender Bereich). Am Standort Stö- ckendrebber lag in der Vegetationsperiode 2003/04 mit 1 mg P je 100 g TM offenbar ein Mangel an pflanzenverfügbarem Phosphor vor (Gehaltsklasse A). Die CAL- extrahierbaren Kaliumgehalte im Boden konnten mit Ausnahme der Böden der Ver- suchsanlagen am Standort Reinshof (2003/04) und Stöckendrebber (2003/04) als aus- reichend (Gehaltsklasse C) für das Pflanzenwachstum eingestuft werden. Der Gehalt an CaCl

-extrahierbarem Magnesium lag in Stöckendrebber in ausreichender (Gehalts- klasse C), am Reinhof in hoher (Gehaltsklasse C und D) und in Deppoldshausen in sehr hoher (Gehaltsklasse E) Menge im Boden vor (Tab. 2) Die Gehaltsklassen wurden ge- mäß der Klassifizierung nach KTBL (2005) und LWK (2003) eingestuft.

Tab. 2: Bodenchemische Kennwerte der Böden an den Untersuchungsstandorten

Standort Reinshof Stöckendrebber Deppoldshausen

Jahr 2004 2005 2004 2005 2004 2005

C

-C (in % der TM)

1,28 1,66 1,21 1,29 0,91 1,62 N

(in % der TM)

0,13 0,20 0,11 0,13 0,09 0,18

C/N

9,59 8,31 11,05 9,93 9,80 8,82

Humus (in % der TM)

2,20 2,87 2,09 2,22 1,57 2,79

pH-Wert

7,0 7,1 5,6 5,7 7,3 7,3

mg P/100 g TM

6 (C)

7 (C) 2 (A) 6 (C) 5 (C) 5 (C) mg K/100 g TM

12 (C) 11 (C) 9 (C) 9 (C) 23 (D) 14 (C) mg Mg/100 g TM

11 (D) 12 (C) 4 (C) 5 (C) 19 (D) 37 (E)

1) Bestimmung nach Dumas unter Berücksichtigung der Carbonat-C-Gehalte, ²⁾ in 0,01 M CaCl2, 3) CAL- Methode (SCHÜLLER 1969, VDLUFA 2005 & LWK 2003, Labor Janssen GmbH Gillersheim), ⁴⁾ Gehalts- klassen nach VDLUFA Versorgungsstufen

Material und Methoden

7

Die Witterungsdaten wurden überwiegend vom Deutschen Wetterdienst (DWD) heran- gezogen. Der Standort Reinshof, im Süden von Göttingen gelegen, befindet sich in un- mittelbarer Nachbarschaft zur Wetterstation Göttingen des Deutschen Wetterdienstes in Göttingen Geismar. Vom Standort Stöckendrebber liegt die nächstgelegene Wettersta- tion Nienburg des Deutschen Wetterdiensts ca. 30 km entfernt. Der Standort Deppolds- hausen befindet sich nördlich von Göttingen. Für Stöckendrebber und Deppoldshausen wurden deshalb zusätzlich zur Temperaturerfassung Sensoren (Tinytag-Datalogger Firma Spectra, Typ TGU-1500) in 2,00 m Höhe über dem Boden aufgestellt und zur Niederschlagserfassung jeweils ein Regenmesser nach Hellmann (Höhe: 1,00 m) ver- wendet. Bei den Niederschlagserfassungen ist es allerdings nicht gelungen, die Werte regelmäßig zum Monatsende abzulesen, so dass sich die monatlichen Werte nur be- dingt mit den Monatswerten des Deutschen Wetterdienstes vergleichen lassen.

2.1.1 Standort Reinshof

Das etwa 2,5 km südlich von Göttingen gelegene Klostergut Reinshof wird seit 1980 als Versuchsgut der Universität Göttingen genutzt und verfügt über 238,5 ha Ackerland und 3,2 ha Grünland. Der Reinshof befindet sich in der Leineaue in einer Höhenlage von 150 m über NN. Hier sind überwiegend kalkhaltige Auenböden aus Schwemmlöß (Lehme bis tonige Lehme) mit einer durchschnittlichen Ackerzahl von 83 anzutreffen (50 bis 93). Auf dem Reinshof werden 31,5 ha organisch-biologisch nach VO-EWG 2092/91 bewirtschaftet, anerkannt im Verband Ökosiegel e.V. seit 1998. Da der Ökosiegel e.V.

derzeit nicht aktiv ist, sind die Betriebe inzwischen Mitglied bei Gäa e.V. (Ö

e.V. 2006). Durchschnittlich fallen hier 648,3 mm Niederschlag im Jahr. Die mittlere

Jahrestemperatur beträgt 8,7 °C (A

et al. 2006, DWD 2003). Der Feldversuch

wurde innerhalb der seit 1995 ökologisch bewirtschafteten Flächen im Jahr 2003/04 auf

dem Betriebsschlag „Stemmekamp“ und im Jahr 2004/05 auf dem Betriebsschlag „Sau-

anger“ angelegt. Die Bodenart des Schlages „Stemmekamp“ ist ein schwerer Lehm

(LT1AI) mit einer Bodenzahl von 86 und einer Ackerzahl von 89. Hier waren die Blöcke

1, 2 und 3 lokalisiert. Der vierte östlich gelegene Block der Versuchsanlage wurde als

Lehm (L2AI 89/93) angesprochen. Beim Boden des Schlages „Sauanger“ handelt es

sich nach Reichsbodenschätzung ebenfalls um einen schweren Lehm (LT1AI) mit einer

Bodenzahl von 86 und einer Ackerzahl von 89 (K

G

1968).

Material und Methoden

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Die Wintermonate 2003/04 und 2004/05 sind am Standort Reinshof als eher mild zu bezeichnen. Die Temperaturen lagen in den Monaten November 2003 und Januar 2004 leicht sowie im Februar 2004 und Januar 2005 deutlich über denen des langjährigen Mittels. Ebenfalls wärmer war es in den Monaten April 2004, April 2005 und Juli 2005.

Deutlich überdurchschnittlich warm waren die Monate August 2004, September 2005 und Oktober 2005 sowie insbesondere der Monat Juli 2006. Etwas kühler als im lang- jährigen Mittel waren die Monate Mai und Juli 2004, Februar 2005 sowie Januar, Feb- ruar und März 2006. Im Mittel waren die Jahre 2004 und 2005 mit 9,0 und 9,2 °C wär- mer als im langjährigen Mittel (8,7 °C; Abb. 1).

-5 0 5 10 15 20 25

Monat & Jahr September 03 Oktober 03 November 03 Dezember 03 2004 Januar 04 Februar 04 März 04 April 04 Mai 04 Juni 04 Juli 04 August 04 September 04 Oktober 04 November 04 Dezember 04 2005 Januar 05 Februar 05 März 05 April 05 Mai 05 Juni 05 Juli 05 August 05 September 05 Oktober 05 November 05 Dezember 05 2006 Januar 06 Februar 06 März 06 April 06 Mai 06 Juni 06 Juli 06 August 06

Monatsmittel der Lufttemperatur [°C]

-5 0 5 10 15 20 25

DWD vieljährige Mittel 1961-1990 DWD Messwerte Tinytag-Logger Messwerte DEP

Monatsmittel der Lufttemperatur [°C]

8,7 9,0 8,5

Jahresmittelwerte: 8,7

9,2 8,8

Standort

Reinshof und Deppoldshausen

Abb. 1: Monatsmittel der Lufttemperatur an der Messstation des Deutschen Wetter- dienstes (DWD) in Göttingen Geismar (nahe dem Versuchsstandort Reinshof gelegen) und Deppoldshausen

Im Januar und Februar 2004 lagen die Niederschläge zum Teil deutlich über dem lang- jährigen Mittel. In den Monaten März und April 2004 fielen weniger Niederschläge, wäh- rend in den Monaten Mai, Juli und August 2004 zum Teil sehr hohe Niederschläge zu verzeichnen waren (Abb. 2). Bei den Niederschlägen im Jahr 2005 und 2006 ist festzu- stellen, dass insbesondere der Juli und August deutlich feuchter waren als in den Jah- ren davor. Dies behinderte die Erntearbeiten an den drei Standorten mit jeweils einem Hauptversuch und dem Nachfruchtversuch deutlich und führte zu Ernteverzögerungen.

Aber auch im November 2004, Januar und Mai 2005 sowie Mai 2006 waren höhere

Niederschläge zu verzeichnen. Relativ trocken hingegen waren die Monate Oktober und